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[算法学习]凸包求解之分治算法

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  • TA的每日心情
    开心
    2021-3-12 23:18
  • 签到天数: 2 天

    [LV.1]初来乍到

    发表于 2014-11-15 00:00:17 | 显示全部楼层 |阅读模式
    凸包:令S是平面上的一个点集,封闭S中所有顶点的最小凸多边形,称为S的凸包。
       

       
    如下图中由红线段表示的多边形就是点集Q={p0,p1,...p12}的凸包。
       

       

       
       

       

       
       

       

       
       

       

        import java.util.*;   
    class Line {//线   
    Point p1, p2;   
    Line(Point p1, Point p2) {   
      this.p1 = p1;   
      this.p2 = p2;   
    }   
      public double getLength() {
            double dx = Math.abs(p1.x - p2.x);
            double dy = Math.abs(p1.y - p2.y);
            return Math.sqrt(dx * dx + dy * dy);
      }
    }   
      
    class Point{//点   
      double x;   
      double y;   
      
      public Point(double x,double y){
         this.x=x;
         this.y=y;
      }
    }   
    /*
    *        分治法求凸包
    */
    class QuickTuBao  {
      List<Point> pts = null;//给出的点集
      List<Line> lines = new ArrayList<Line>();//点集pts的凸包
           
      public void setPointList(List<Point> pts) {
          this.pts = pts;
      }
      public QuickTuBao(List<Point> pts){
          this.pts=pts;
      }
      //求凸包,结果存入lines中
      public List<Line> eval() {
          lines.clear();
          if (pts == null || pts.isEmpty()) { return lines; }
            List<Point> ptsLeft = new ArrayList<Point>();//左凸包中的点
              List<Point> ptsRight = new ArrayList<Point>();//右凸包中的点
                   
            //按x坐标对pts排序
             Collections.sort(pts, new Comparator<Point>() {
                 public int compare(Point p1, Point p2) {
                  if(p1.x-p2.x>0) return 1;
                  if(p1.x-p2.x<0) return -1;
                  return 0;
                 }
                           
                    });  
             
                Point p1 = pts.get(0);//最左边的点
                Point p2 = pts.get(pts.size()-1);//最右边的点,用直线p1p2将原凸包分成两个小凸包
                Point p3 = null;
                double area = 0;
                for (int i = 1; i < pts.size(); i++) {//穷举所有的点,
                  p3 = pts.get(i);
                  area = getArea(p1, p2, p3);//求此三点所成三角形的有向面积
                    if (area > 0) {               
                     ptsLeft.add(p3);//p3属于左
                    } else if (area < 0) {
                      ptsRight.add(p3);//p3属于右
                    }
                  }
                  d(p1, p2, ptsLeft);//分别求解
                  d(p2, p1, ptsRight);
                  return lines;
       }
       private void d(Point p1, Point p2, List<Point> s) {
         //s集合为空
         if (s.isEmpty()) {
           lines.add(new Line(p1, p2));
           return;
         }
         //s集合不为空,寻找Pmax
         double area = 0;
         double maxArea = 0;
         Point pMax = null;
         for (int i = 0; i < s.size(); i++) {
          area = getArea(p1, p2, s.get(i));//最大面积对应的点就是Pmax
          if (area > maxArea) {
            pMax = s.get(i);
            maxArea = area;
           }
          }
          //找出位于(p1, pMax)直线左边的点集s1
          //找出位于(pMax, p2)直线左边的点集s2
           List<Point> s1 = new ArrayList<Point>();
           List<Point> s2 = new ArrayList<Point>();
           Point p3 = null;
           for (int i = 0; i < s.size(); i++) {
             p3 = s.get(i);
             if (getArea(p1, pMax, p3) > 0) {
                s1.add(p3);
             } else if (getArea(pMax, p2, p3) > 0) {
                s2.add(p3);
             }
            }
           //递归
           d(p1, pMax, s1);
          d(pMax, p2, s2);       
        }
            // 三角形的面积等于返回值绝对值的二分之一
            // 当且仅当点p3位于直线(p1, p2)左侧时,表达式的符号为正
            private double getArea(Point p1, Point p2, Point p3) {
               return p1.x * p2.y + p3.x * p1.y + p2.x * p3.y -
                 p3.x * p2.y - p2.x * p1.y - p1.x * p3.y;
            }
    }[/code]
       

       
         
         
          
          

            
          

            
          
         
       

      


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